大规模可移动天线的近场通信：电静力学平衡视角

近期大规模可定位天线的进展开辔了有效利用无线信道空间自由度（DoFs）的新维度。然而，现有天线布置方案的可扩展性有限，常被忽视大规模天线系统中的近场效应。在本文中，我们提出一种针对近场大规模多输入多输出系统的新型天线布置方法，有效利用空间 DoFs 以提升频谱效率。为此，我们首先将天线布置问题在角域中重新表述， resulting in 一个加权 Fekete problem。随后我们推导最优性条件，揭示天线布置原则上是一个电静力学平衡问题。为进一步降低数值优化的计算复杂度，我们提出一种基于常微分方程（ODE）的框架高效求解平衡问题。具体而言，最优天线位置由归一化角域中特定 ODE 的多项式解的根所特征化。仅通过采用两步特征值分解（EVD）方法，即可高效获得最优天线位置。此外，我们对天线尺寸趋于无穷大时的渐近分析，得到闭式解。仿真结果表明，所提方案在显著提升频谱效率方面有效利用近场信道的空间 DoFs，并对系统参数不匹配保持鲁棒性。此外，派生的渐近闭式解在广泛实际场景下接近理论最优。